朱莉飛 李偉 王賽賽 張欣

摘要：血液是脊椎動物的重要組織之一，魚類血液指標變化可反映機體健康狀況、行為能力及環(huán)境脅迫等。開展了羅非魚氯化鎘（CdCl2）短期（7 d）半靜態(tài)暴露試驗，濃度梯度為0、0.05、0.50、5.00 mg/L，通過魚血液生理指標、血氣及血漿生化指標評估氯化鎘暴露對羅非魚血液系統(tǒng)干擾效應(yīng)。結(jié)果表明，氯化鎘暴露導致羅非魚血液嗜中性粒細胞水平降低;淋巴細胞比例升高;單核細胞比例、嗜堿性粒細胞比例、紅細胞數(shù)量、平均紅細胞血紅蛋白含量、平均紅細胞血紅蛋白濃度和紅細胞體積分布寬度較對照組無顯著變化;血紅蛋白含量和紅細胞比容呈顯著下降趨勢。高濃度處理組中血漿pH值降低，但與對照組相比無顯著變化;二氧化碳分壓和紅細胞積壓較對照組顯著降低;0.05、5.00 mg/L處理組中血氧含量均顯著高于對照組。生化指標結(jié)果表明：重金屬暴露導致血漿尿素含量升高，其中高濃度組與對照組相比呈顯著升高趨勢;葡萄糖和總蛋白含量僅在0.05 mg/L處理組中存在顯著性變化。結(jié)果表明，重金屬鎘暴露可引起魚類血液系統(tǒng)紊亂。

關(guān)鍵詞：氯化鎘;羅非魚;半靜態(tài)暴露;血液指標;干擾效應(yīng)

中圖分類號： X171.5文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2019）18-0217-03

收稿日期：2019-07-02

基金項目：公益性行業(yè)（農(nóng)業(yè)）科研專項（編號：201503108）;國家自然科學基金（編號：21407166）;北京市自然科學基金（編號：8152017）。

作者簡介：朱莉飛（1983—），女，山東棗莊人，博士，助理研究員，主要從事水生態(tài)毒理學研究。E-mail：zhulifei@live.com。

環(huán)境中重金屬來源無外乎自然進程和人類活動。有研究表明，重金屬具有穩(wěn)定性，作為持久性環(huán)境污染物對生物體存在毒性效應(yīng)[1]。重金屬在水體、沉積物、水生生物中均有檢出，因存在環(huán)境和健康風險問題而一直備受關(guān)注[2]。鎘（Cd）暴露可引起生物體腦、肝臟、性腺、腎臟等器官的病理損傷。研究表明，氯化鎘對尼羅羅非魚的短期亞致死濃度暴露可導致尼羅羅非魚的肝臟和肌肉總蛋白含量下降，干擾魚體代謝系統(tǒng)[3]。重金屬鎘暴露抑制非洲鯽魚肝臟線粒體氧化磷酸化作用，影響魚體代謝功能[4]。血液是魚類的重要組織之一，與生長、發(fā)育、代謝、營養(yǎng)和疾病均有密切的關(guān)系。魚類血液指標受機體狀況、環(huán)境因素等影響，可反映魚類機體免疫系統(tǒng)變化，也是重要的生理、病理和毒理學指標[5-6]。本試驗以羅非魚為受試生物，開展氯化鎘（CdCl2）暴露對羅非魚血液指標影響研究，為重金屬污染對水生生物毒性效應(yīng)研究提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時可以更好地理解重金屬鎘對魚類的毒性效應(yīng)和毒理機制。

1?材料與方法

1.1?試驗材料

試驗所用的羅非魚飼養(yǎng)于北京市水產(chǎn)科學研究所小湯山基地，選取規(guī)格一致[體長（17.13±0.72） cm，體質(zhì)量（86.12±5.69） g]且無傷病的羅非魚作為試驗對象。養(yǎng)殖用水為經(jīng)活性碳過濾并曝氣的自來水（pH值為7.2～7.6，硬度為44.0～61.0 mg/L），水溫控制在（25±1） ℃，溶氧量不低于7 mg/L，光/暗培養(yǎng)時間為16 h/8 h。飼養(yǎng)期總投喂量為體質(zhì)量的3%，1 d投喂飼料2次，并及時清除多余餌料和排泄物。試驗用氯化鎘（CdCl2）純度為99.0%，分析純級，購自北京百靈威科技有限公司。稱取適量氯化鎘溶于去離子水中，配制5 g/L氯化鎘母液用于暴露試驗。

1.2?試驗方法

羅非魚暴露試驗在50 L玻璃養(yǎng)殖缸中進行，每缸7尾。CdCl2半靜態(tài)暴露試驗濃度設(shè)置為0、0.05（低濃度組）、0.50、5.00（高濃度組） mg/L，暴露周期為7 d，每個濃度組3個平行。暴露結(jié)束后，采用麻醉劑MS222（0.1 g/L）麻醉羅非魚，用注射器從尾靜脈取血，并迅速轉(zhuǎn)入含抗凝劑采血管中備用，采血過程控制在1 min內(nèi)。血液生理指標通過Celltac ES全自動血液細胞分析儀（日本光電工業(yè)株式會社）測定，生化指標通過荷蘭威圖Selectra E全自動生化分析儀測定，血氣指標通過丹麥雷度ABL80 FLEX血氣分析儀測定。

1.3?數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用SSPS 13.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行方差分析和回歸分析。采用方差分析方法分析氯化鎘暴露組與空白對照組之間的差異，P<0.05表示差異顯著，P<0.01表示差異極顯著。

2?結(jié)果與分析

2.1?氯化鎘對羅非魚血液生理指標影響

表1表明，重金屬暴露導致血液嗜中性粒細胞比例和嗜堿性粒細胞比例降低;淋巴細胞比例升高;0.05、0.50 mg/L處理組中的單核細胞比例降低，5.00 mg/L處理組升高，但于對照組相比均沒有顯著變化。羅非魚嗜酸性粒細胞比例在0.05 mg/L處理組中升高，但高濃度組降低。各濃度處理組羅非魚紅細胞數(shù)量無顯著性變化，血紅蛋白含量和紅細胞比容呈顯著下降趨勢，平均血紅蛋白含量、平均血紅蛋白濃度、紅細胞體積分布寬度和平均血紅細胞體積與對照組相比均無顯著性變化。

2.2?氯化鎘對羅非魚血氣指標影響

表2表明，處理組羅非魚血漿pH值在0.50、5 mg/L處理組中降低，但與對照組相比沒有顯著變化;處理組中二氧化碳分壓和紅細胞積壓較對照組顯著降低;處理組中血氧分壓較對照組升高，其中0.05、5.00 mg/L處理組中血氧分壓含量均顯著高于對照組。

2.3?氯化鎘對羅非魚血漿生化指標影響

表3表明，重金屬暴露導致血漿尿素含量升高，其中0.50、5 mg/L 處理組尿素含量與對照組相比顯著升高;0.05、0.5 mg/L處理組中葡萄糖含量降低，5 mg/L處理組中升高，僅在0.05 mg/L處理組中顯著變化;0.05 mg/L處理組中總蛋白和肌酐含量升高，0.5、5 mg/L處理組中降低，但僅總蛋白含量在0.05 mg/L處理組達顯著性變化。

3?討論與結(jié)論

魚類血液指標受機體狀況、環(huán)境因素等影響，可反映魚體機體免疫系統(tǒng)變化，也是重要的生理、病理和毒理學指標。異育銀鯽在饑餓和水霉感染的狀況下，血紅蛋白含量和紅細胞比容會降低[7]，低溫脅迫可導致荷那龍羅非魚紅細胞數(shù)量、血紅蛋白含量、白細胞比例和淋巴細胞比例減少[8]，五倍子提取物可導致尼奧羅非魚血紅蛋白濃度和紅細胞積壓降低。魚類血液細胞組成和功能與哺乳動物相似，紅細胞負責運輸O2和CO2，調(diào)節(jié)機體離子平衡;白細胞可分為淋巴細胞、單核細胞、嗜中性粒細胞細胞、嗜酸性粒細胞和嗜堿性粒細胞細胞等，負責機體炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答等功能[9-10]。本研究發(fā)現(xiàn)，CdCl2暴露導致處理組血紅蛋白含量和紅細胞比容較對照組顯著下降，嗜中性粒細胞、嗜堿性粒細胞、淋巴細胞和單核細胞比例與對照組相比均未達顯著差異。紅細胞數(shù)量、平均血紅蛋白含量、平均血紅蛋白濃度和紅細胞體積分布寬度與對照組相比無顯著性差異。血紅蛋白含量和紅細胞比容與血液氣體運輸相關(guān)[11]，氯化鎘處理組紅細胞數(shù)量呈下降趨勢，血紅蛋白含量和紅細胞比容降低表明重金屬鎘暴露可能造成羅非魚血液攜氧能力下降。攜氧能力的下降同樣預示了鰓組織發(fā)生病理變化，重金屬Cd暴露可以導致半滑舌鰨（Cynoglossus semilaevis）[12]、草魚（Ctenopharyngodon idellus）[13]鯉魚（Cyprinus carpio）[14] 和羅非魚（Oreochromis niloticus）[15]等水生動物鰓組織異常。

血氣指標可反映生物體內(nèi)血液氣體和酸堿平衡情況。本研究發(fā)現(xiàn)氯化鎘暴露導致羅非魚血液pH值、二氧化碳分壓、紅細胞積壓降低，表明重金屬鎘可導致魚類機體內(nèi)環(huán)境紊亂。哺乳動物呼吸急促可引起血液中二氧化碳濃度下降，導致機體酸堿失衡[16]。汪紅軍等開展斑馬魚外源重金屬暴露試驗時發(fā)現(xiàn)，Cd2+對斑馬魚呼吸參數(shù)預警濃度為4.8 mg/L，重金屬暴露可誘導斑馬魚呼吸頻率和強度升高[17]。血紅蛋白負責O2運輸[18]，并參與脂質(zhì)氧化過程，血液pH值降低可促進魚體脂質(zhì)氧化進程[19]，高濃度組中氯化鎘暴露導致羅非魚血液pH值降低預示魚體存在脂質(zhì)過氧化損傷。重金屬鋅、鎘單獨暴露及聯(lián)合暴露試驗均表明，羅非魚血液中還原型谷胱甘肽含量、過氧化氫酶和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶活性增加[20]。

尿素是多數(shù)魚類嘌呤代謝的終產(chǎn)物，可通過鰓或體表排出。銅離子可誘導中華鱘幼魚血漿尿素、肌酐、血糖等生化指標的增加[21]。本研究結(jié)果顯示，氯化鎘暴露導致羅非魚血液尿素含量升高，表明鎘暴露有可能影響魚類嘌呤代謝和氨排出。鰓是魚類氨排泄的重要器官，鰓組織病理性損傷可能影響泌氨。肌酐含量可反映生物體肌肉活動量及化學物質(zhì)對魚體腎臟毒性效應(yīng)，低濃度組鎘暴露導致血液肌酐含量增加，高濃度處理組肌酐含量較對照組降低的現(xiàn)象。魚體血糖含量可反映其活動強度，低濃度處理組葡萄糖含量要低于對照組，表明低濃度處理組中羅非魚行動可能弱于對照組。有研究表明，重金屬引發(fā)白鰱、草魚和非洲鯽魚的回避反應(yīng)，但不同魚類對重金屬回避率不同，如白鰱對硫酸鎘的回避率隨藥物濃度增加而增大，而草魚和非洲鯽魚回避率隨劑量增加而成倒“U”形[22]。鎘急性暴露可導致鯽魚、草魚、中華倒刺鲃和團頭魴具有躍出傾向，但隨暴露時間延長躍出能力減弱[23]。

綜上所述，氯化鎘暴露會造成羅非魚血液生理、生化及血氣指標的改變，說明魚類鰓組織、代謝系統(tǒng)和行為能力受重金屬鎘影響。血液指標可用于評估魚類在重金屬污染狀況下的健康狀況，利于確定進一步機理研究方向。

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